Wie funktionieren Lithium-Ionen-Akkus? | Verständlich erklärt!
HTML-код
- Опубликовано: 16 июл 2024
- Jeder von uns benutzt sie, aber kaum jemand versteht und erklärt richtig, wie Lithium-Ionen-Akkus WIRKLICH funktionieren. Schauen wir uns das mal in simplen Worten und ohne komplizierte Gleichungen an!
Danke an Marlon (colourweekly) für diese unglaublichen 3D-Animatonen für dieses Video! Schaut euch sein Talent auf seinen Kanälen an:
/ marlon.steinhage
/ colourweekly
Marlons Webseite: www.colourweekly.com/de
Das könnte dich auch interessieren:
Der Akku, der 3.5 Millionen Fahrkilometer hält: • Der langlebigste Lithi...
Die Cobalt-Problematik: • Die große Lüge über Ko...
Dieser Fehler killt eure E-Auto und Handy-Akkus: • Dieser Fehler killt E-...
Wie unsere Forschung ein globales Akku-Problem löste: • Zufallsfund: Wir haben...
Mein Instagram-Kanal: / doktorwissenschaft
▬ Über mich ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
Ich heiße Tom, bin Chemiestudent, Batterieforscher und Wissenschaftskommunikator. Ich habe in einer der besten Batterie-Forschungsgruppen der Welt gearbeitet und werde bald meine Promotion zu nachhaltigen Batterien beginnen. Wenn ihr euch für Insider-Informationen aus der Batteriewelt und der E-Mobilität und für Batterie-Fake-News-Busting interessiert, würde ich mich sehr über ein Abonnement freuen.
▬ Literaturquellen ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
[1] BRUNO SCROSATI, K. M. ABRAHAM, WALTER VAN SCHALKWIJK, JUSEF HASSOUN, Lithium Batteries, THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY SERIES, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2013.
[2] K. W. Beard, Lindens Handbook of Batteries, Fifth Edition, 2019.
[3] Klaus Schmidt-Rohr, How Batteries Store and Release Energy: Explaining Basic Electrochemistry, J. Chem. Educ. 2018, 95, 10, 1801-1810, 2018, doi.org/10.1021/acs.jchemed.8...
[4] Jean-marie tarascon, Is lithium the new gold?, nature chemistry | VOL 2 | JUNE 2010
[5] Animationen: Marlon Steinhage
[6] Moriwake et al. RSC Adv., 2017,7, 36550-36554 (Beschreibung des kovalenten Bindungsanteils von Lithium in Graphit)
[7] Manthiram, A. A reflection on lithium-ion battery cathode chemistry. Nat Commun 11, 1550 (2020). doi.org/10.1038/s41467-020-15... (Beschreibung der Interkalation von Li+ in verschiedene Positivelektrodenmaterialien)
▬ Kauf-Empfehlungen ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
Meine Chemie-Buchempfehlungen für euch (Affiliate-Links):
amzn.to/3VlxPeo
amzn.to/3vb1Kvc
Meine Batterie-Lehrbuch-Empfehlung für euch (Affiliate Links):
amzn.to/3FXtdG2
Mein Equipment (Affiliate Links):
Tastatur: amzn.to/3i5Zzq2
Maus: amzn.to/3jCKY5Q
Monitor: amzn.to/3BXGddz
Kamera: amzn.to/3HY3FLn
Laptop: amzn.to/3VkXpQM
Teleprompter: amzn.to/3HUuTTa
LED Planet Wand-Lampe: amzn.to/3y4J95u
3D Mondlampe für den Schreibtisch: amzn.to/3SBNGWI
▬ Timestamps ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
0:00 Intro
0:20 Daher kommt die Energie wirklich
4:01 Fehler im Schulunterricht!
4:35 Das passiert beim Aufladen
5:05 Spannung, Strom, Energie, usw.
7:12 Warum Lithium?
8:08 Aufbau Kathode
10:06 Aufbau Anode
10:45 Warum „Anode“/“Kathode“ falsch ist
11:22 Zell-Herstellung
12:33 Aufbau Elektrolyt
13:24 Aufbau Akku-System 
Наука
![Veeze - F.A.F (ft. Rylo Rodriguez) [Official Music Video]](http://i.ytimg.com/vi/7hlz2S2GmIY/mqdefault.jpg)
Falls jemand meckert: JA, es heißt LiThium und nicht LiZium! 🤓
Danke an Marlon (colourweekly) für diese unglaublichen 3D-Animatonen! Schaut euch sein Talent auf seinen Kanälen an:
instagram.com/marlon.steinhage/
instagram.com/colourweekly/
Geschäftliche Anfragen an ihn gerne über seine Webseite: www.colourweekly.com/de
Tatsächlich ist laut Duden beides korrekt. Es macht sicherlich Sinn das th wie ein T auszusprechen weil sich das Wort vom griechischen "Lithos" (Stein) ableitet, aber grundsätzlich sind beide Aussprachen korrekt.
Bei uns in der Forschungsgruppe gibts da auch immer wieder Diskussionen 😄
Ansonsten super Video, bin HiWi in der Batterieforschung bei einer Gruppe die sich mit Feststoffelektrolyten beschäftigt und hab mich schon öfter gefragt was zum Beispiel die verschiedenen Separatoren so strukturell unterscheidet 😊
Tolles Video, wollte schon immer wissen, wie das mit den Lizium-Akkus genau funktioniert ;-).
Es heißt durchaus auch(!) Lizium/Litsium, das unterscheidet sich eher zwischen den sprachlichen Varietäten. (Z. B. Fachsprache, Standardsprache, Dialekte, Soziolekte (=Sprache bestimmter sozialer Gruppen).
Eine Abweichung von Fachsprache ist an sich nicht falsch. :)
(Leider) anschaulicher erklärt als mein ET Dozent. Danke dafür :)
Auf atomarer und elektrochem. Ebene gut und richtig erklärt. Das erklärt ebenfalls warum Zellen es nicht mögen lange im energiereichen Zustand zu verharren und Zellen dabei schneller 'altern'. Die Elektrochemie möchte eher einen energiearmen Zustand ('gechilled' 🙂) einnehmen und gerade in der Wärme führt dies zu ungewollten Zersetzungsprozessen. Li-ion Akkus also eher im energiearmen (entladenen) Zustand lagern, aber eben nicht tiefentladen. Um dem vorzubeugen also eher bei 30-50% SoC lagern und nach möglichkeit kühl ;-) Prof. Jeff Dahn, ehem. Univ. Dalhousie - jetzt wohl bei Tesla, ist ja einer der führenden Wissenschaftler und Forscher auf diesem Gebiet, habe schon Vorträge von ihm gehört.
Echt super erklärt und toll dargestellt! Ich schau gerne deine Videos und lern immer etwas neues dazu. Das hilft mir, mein zukünftiges E-Auto + Akku besser zu verstehen und zu behandeln! Auch wenn die Hersteller das Thermal-Management bei den Batterie einbauen und man nichts davon mitbekommt oder soll.
Danke!
5:45 Akkus sollte man aufladen bevor sie unter 30 Prozent gehen, nach mehrmaligen aufladen werden sie Effizienter. Das wusste ich davor, jetzt weiß ich sogar weshalb. Mega Video!
Ein schöner "Abriss" zu diesem spannenden Thema und endlich mal wird das Wort "Lithium" richtig ausgesprochen.
Sehr anschaulich umgesetzt, Kompliment. Letztes Jahr gab es Spekulationen u.a. von TheLimitingFacotr, dass Tesla wohl an LMNO-Akkus arbeitet, die nicht nur günstiger sondern auch langlebiger sein sollen als die bisherigen NMC/NCA-Varianten. Kannst Du dazu etwas sagen oder ein Video zu dieser Chemie bringen ? Du bist abonniert und ich gespannt
Das sowas kostenlos ist.. Mega geil, danke dir
Super erklärt! Danke 😊
Ich feier dich und deine Videos. Top Erklärungen und die Animationen sind super, machen es noch mehr verständlich!
Komme auch aus dem Batterie-Sektor, kann aber bei deinen Videos trotzdem was lernen 👍🏼
Tolles Lob, danke! 😊
Dieses Video hat mir so. viel. gebracht. Danke für die Erklärungen und die Animationen. Mega.
Tolles Video. Auf elektrischer Seite hat mir das ganze nicht viel neues erzählt, aber chemisch war es sehr spannend den genauen Aufbau zu erfahren. Ganz besonders zum Schluss, als du erklärt hast wie es dann zu einer akkuzelle kommt mit all ihren Bestandteilen, fand ich gut wie du Stück für Stück dargestellt hast, wie diese eigentlich entsteht.
Außerdem war einer deiner schlusssätze zwar sehr kurz, aber auch unfassbar wichtig:
Es gibt ein Batterie Management System das sich um jede einzelne Zelle kümmert und diese beobachtet. Dinge die viele Leute vergessen oder nicht wissen und dinge die viele Mythen rund um den Kapazitätsverlust entgegen wirken.
Super Video 👍🏼 Sehr gut erklärt
Sehr gutes Video! Kriminell wenig Abonnenten/Aufrufe für so eine gute Qualität! Bald werden sie kommen!
Das kommt noch, vielen Dank!
Eine Frage, die sich mir immer wieder stellt und irgendwie nirgends angesprochen wird, ist:
Was ist diese Membran, bzw. der Separator überhaupt? Wieso können die Ionen da durchwandern, die Elektronen aber nicht? Und wieso können Elektronen doch da durch, wenn sie in ein Shuttle steigen?
Nichtsdestotrotz ein sehr gutes, informatives Video. Vielen Dank für deine Arbeit.
Nein, das ist einfach n Stoff mit kleinen Löchern, der Elektrolyt geht da als ganzes durch :) Ist nur dazu da, dass sich Anode und Kathode nicht berühren
Cooles Video. Sehr detailliert und informativ.👍
Danke!
Sehr schönes Video und prima erklärt. Einziger kleiner Wermutstropfen ist die Geschichte mit den Größen: Strom * Zeit = el. Ladung. (siehe 6min 25s). Die Kapazität ist in der Elektrik nicht das Gleiche wie die elektrische Ladung. Die Akku"kapazität" wird leider auch missverständlich in mAh angegeben, es handelt sich aber schlicht um die Ladungsmenge.
Hi, fände es interessant, wenn du auf die einzelnen Typen noch mehr im Detail eingehst. Besonder interessiert mich: Warum sind LFP-Akkus sicherer und was bedeutet sicherer wirklich. Kenne nur die Videos, wo Leute Nägel reinschlagen und reinbohren.
Wo sind denn die Handy Akkus die als Lithium Polymer Akkus verkauft wurden einzuordnen (Waren das nicjt die Samsungs, die abgebrannt sind?)
Zum Thema brennende Akkus vl was genau (verschiedene Ursachen) zum Brand führen kann und wie kann man bei alten Akkus erkennen ob eine Gefahr besteht (diese Dendrite sieht man ja nicht äußerlich).
Ansonsten super Kanal, mich würden auch generell Videos interessieren die mehr ins Detail und die Praxis gehen, aber bin mir nicht sicher, ob zweites deinem Zielpublikum entspricht.
Danke danke danke 👍
Schönes Video
Toller Beitrag. Ich hab in meinem Blog (hab nen kleine Blog vor allem über SSBs) neulich über ein ähnliches Thema geschrieben (ging mehr um die Frage woher Strom und Spannung einer Batterie kommen).
Eigentlich wollte ich auch mal nachrechnen, wieso LFP eine andere Spannung hat, als LCO und da stolpert man ja fast zwangsweise über die electrochemische Spannungsreihe für die Nernstgleichung. Ich bin da allerdings nicht wirklich weiter gekommen, weil ich nirgends mehr Stoffdaten als die Wikipedia-Elektrochemische Spannungsreihe gefunden habe. Also für z.B. LCO: CoO2 + e- + Li+ → LiCoO2 Wie hoch ist das Standardpotential dieser Reaktion? Weißt du da mit deiner Forschungserfahrung mehr?
weiter so
Cooles Video. Ganz verstanden hab icha trotzdem nicht. 🙈 Ich würde mich zur Verfügung stellen wenn du Mal nen Hausakku für ein Video basteln willst 😁
Das Video selbst ist richtig professionell. Klare, deutliche Sprache, aufwändige Animationen, alles prima. Mir als Endanwender ist es aber offen gestanden egal, ob der Akku Strom liefert, weil ein Stoff Elektronen abgibt und ein anderer Elektronen aufnimmt, oder dadurch dass Bindungen hoher Energie gebrochen werden (was auch immer das bedeutet) und Elektronen in Elektrolyt gelöst werden. Trotzdem top Video.
Danke!
Kannst du auch was zu Anordnung der Batteriezellen, dem Kühlen oder auch wärmen der Zellen und richtig nice wäre wie Batterie Management Systeme funktionieren und wonach man sie auswählt
Die meisten Akkus mit 18650 Zellen werden geschweißt oder? Könnten man diese nicht auch ohne schweißen verbauen also montieren so das man auch einzelne Zellen tauschen kann wenn diese kaputt gehen oder an Leistung verlieren oder lohnt sich das nicht bzw ist so unsicher
Gruß Amadeus
Dankeschön! Ich schaue mal, was sich da in Zukunft noch machen lässt. :-)
Super das jemand mal sagt das man in der Schule falsche Sachen lernt. 👍
Hallo Tom, ich bin ein großer Fan deiner Videos. Ich fahre aktuell ein Model Y mit Lithium Ionen Akku. Ich frage mich immer wie lange darf der Akku im vollen Zustand stehen. Das wird bisher in keinem Video erklärt. Geht es hier um Stunden oder um mehrere Tage. Grüße, Markus
Das Lithium nimmt nicht an der Reaktion teil und dient nur als Ladungsträger. Man spricht auch von dem Rocking-Chair-Prinzip. Die Elektronen kommen von der Lithium-Metalloxid verbindung z.B. LiCoCoO4, wo das Cobalt ein elektron abgibt. Falls ich hier von einem anderen Akkumulator spreche, korrigiere mich bitte. Sonst toll veranschaulicht und grandiose Animation.
Prima 😮
Ähm, 60% der Lithium Ionen wandern in die Anode. Ansonsten wird der Akku überladen und reagiert etwas feurig. :-) Also nicht alle.
In der Theorie kannst du so gut wie rüberbringen, ob das in der Praxis gemacht wird und schlau ist, ist eine andere Frage. :D Und wie viel % es wirklich ist, hängt vom Positivelektrodenmaterial ab. Bei LCO sind es höchstens 50%.
Kann mir jemand erklären, warum sich die Batterie in meinem Motorrad im Winter entlädt ? Ich weiß nur, dass es passiert, aber nicht, warum.
@TomBoetticher
Sollte man den Akku ab und an auf 100% laden oder ist das nicht notwendig? Mein Fahrprofil ermöglicht es mir, sehr selten mehr als 70% Ladestand zu benötigen.
@@YvesGeiser brauchst du nicht :) Wenn es ein NMC Akku ist, kannst du einfach immer bis 70% gehen
Hallo die ionisierungsenergie spielt sehr wohl eine rolle. Nach transatti kann man das absolute potential als addition von IE, cohesiver energie und solvatationsenergie aufschreiben. Für Lithiumionen akkus hat IE tatsächlich den höchsten Beitrag. (Für blei und alkali nicht)
Genau, IE, Cohesive und Solvatation, das habe ich ja auch im Video gesagt. Magst du mir das Paper senden, in dem gesagt wird, dass IE den größten Beitrag hat?
Es geht übrigens nicht um die absoluten Werte der Ionisierungsenergie, es geht um den Unterschied Produkt-Edukt. Da relativieren sich selbst sehr hohe IE Werte oft
Ich zitiere mal aus Rohr et al. J.Chem.Educ.2018,95,1801−1810: "As will be shown below, ions are only intermediates, not reactants or products, in alkaline or lithium batteries. This means that ionization energies are not particularly important in those systems, while cohesive energies play a role in most batteries."
@@TomBoetticher
Hab dir ne Email geschickt :)
Ich habe kürzlich diesen alten Schinken Hydrotoxin geschaut. Dort gibt es einen Stoff der in Verbindung mit Magensäure explodiert. Ist sowas chemisch möglich?
Ich erkenne da Parallelen zu meinem Chili Con carne 🤣
Hi komm mal vorbei wir machen insitu xps messungen an Kathode materialien an der tu darmstadt:)
erinnert mich an DIE Wissenschaft und ALLE gehen Impfen!
hä? :D
@@TomBoetticher na, DIE Wahrheit ;)
Bei Naturwissenschaften gibt es halt Gesetze, die solange gelten, bis sie jemand widerlegt. Solange du nicht beweisen kannst, dass z.B. die Relativitätstheorie falsch ist, müssen wir davon ausgehen, dass es erstmal DIE Wahrheit ist. Da kann man noch so viel schwurbeln, wie man will, die Gesetze der Naturwissenschaft sind halt schwer zu überlisten. Aber ist natürlich nervig, wenn man sich die Welt nicht so machen kann wie man will, sondern Probleme wirklich lösen muss.
Junger Mann, sind sie besoffen?
Na dann mal her mit Deinen 'alternativen' Erklärungen wie das mit den Akkus ist.